工程热力学 课件 第十二章 制冷循环.ppt

第十二章 制冷循环,12-1 概况 制冷循环 逆向循环的一种，从低温热源(如冷库)取走热量，以维持其低温 制冷系数：在大气环境温度T0与温度为Tc的低温热源（如冷库）之间的逆向循环的制冷系数以逆向卡诺循环为最大,在一定环境温度下，冷库温度Tc愈低，制冷系数就愈小 工程上也将制冷系数称为制冷装置的工作性能系数 制冷循环包括压缩式制冷循环、吸收式制冷循环、吸附式制冷循环、蒸汽喷射制冷循环及半导体制冷 压缩式制冷循环分为压缩气体制冷循环和压缩蒸汽制冷循环,12-2 压缩空气制冷循环 压缩空气制冷循环 在压缩空气制冷循环中，用两个定压过程代替逆向卡诺循环的两个定温过程 压缩空气制冷循环的制冷系数 循环中空气排向高温热源的热量为 自冷库的吸热量（制冷量）为,循环净热量数值上等于净功量 其中wC和wT分别是压气机消耗的功和膨胀机输出的功 循环的制冷系数为 若近似取比热容为定值，则,过程1-2和3-4都是定熵过程，因而有 代入制冷系数表达式得 称为循环增压比,同样的冷库温度和环境温度条件下，逆向卡诺循环的制冷系数为T1/(T3-T1)，大于压缩空气制冷循环的制冷系数 循环增压比π愈小，制冷系数ε愈大， π愈大，ε愈小。

但π减小会导致制冷量减小 压缩空气制冷循环的主要缺点是制冷量不大，在普冷范围（tc -50℃）内，除飞机空调外很少应用,回热式空气制冷循环 在压缩空气制冷设备中应用回热原理并采用叶轮式压气机和膨胀机，克服了压缩空气制冷的缺点 回热式空气制冷循环的qc和q0与没有回热的循环相同，但循环增压比降低，为采用叶轮式压气机和膨胀机提供了可能 气体液化等低温工程中Tc和T0之间的温差很大，要求压气机有很高的π，叶轮式压气机很难满足，采用回热解决了这一困难 由于π减小使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失的影响减小,12-3 压缩蒸气制冷循环 压缩蒸气制冷循环 采用低沸点物质作制冷剂，利用在湿蒸气区定压即定温的特性，在低温下定压气化吸热制冷，可以克服压缩空气制冷循环的缺点 理论上可以实现压缩蒸气的逆向卡诺制冷循环，但为利于压缩及增加制冷量，使工质气化到干度更大的状态 为简化设备，提高装置运行的可靠性，采用节流阀代替膨胀机,压缩蒸气制冷循环的制冷系数 工质自冷库吸收的热量为 h4是饱和液的焓值，节流后工质焓值不变，h5=h4 工质向外界排出的热量为 压缩机耗功即循环净功为 制冷系数,压缩蒸气制冷循环的吸热量（即制冷量）、放热量和功量均与过程的比焓差有关，因此对蒸气压缩制冷循环进行分析计算时常采用压焓图 实际压缩蒸气制冷循环中压缩过程不可逆，状态2的确定与压气机绝热效率有关 实际循环中采用过冷的方法在不增加耗功的情况下增加制冷量，提高制冷装置的制冷系数ε,12-4 制冷剂的性质 制冷剂热力性质的主要要求 对应于装置的工作温度（蒸发温度、冷凝温度）要有适中的压力 在工作温度下汽化潜热要大，使单位质量工质具备较大的制冷能力 临界温度应高于环境温度，使冷凝过程能更多地利用定温排热,制冷剂在T-s图上的上、下界限线要陡峭，使冷凝过程更接近定温放热过程，并减少节流引起的制冷能力下降 工质的三相点温度要低于制冷循环的下限温度，以免造成凝固栓塞 蒸气的比体积要小，工质的传热特性要好，以使装置更紧凑 制冷剂溶油性好，化学性质稳定，与金属材料及密封材料有良好的相容性，安全无毒，价格低廉,12-6 热泵循环 热泵 将热能从低温物系（如环境大气）向加热对象（高温热源，如室内空气）输送的装置 热泵循环的供暖系数 热泵循环的能量平衡方程为 qH为供给室内空气的热量 qL为取自环境介质的热量 wnet为供给系统的净功,热泵循环的经济性指标—供暖系数ε'（或热泵工作性能系数COP'） 供暖系数与制冷系数的关系式 ε'永远大于1，热泵循环不仅把消耗的能量如电能等转化成热能输向加热对象，而且把低温热源的热量泵送到高温热源，是一种合理的供暖装置,。